COORDENADORIA DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA BÁSICA - LISTA DE EXERCÍCIOS DIODOS SEMICONDUTORES. II III IV Dopagem com impureza. II Lado da junção a) N

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1 COORDENADORIA DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA BÁSICA - LISTA DE EXERCÍCIOS DIODOS SEMICONDUTORES 1. Associe as informações das colunas I, II, III e IV referentes às características do semicondutor I II III IV Semi-condutor Dopagem com impureza Portadores Portadores Majoritários Minoritários N Trivalente Elétrons Elétrons P c) Pentavalente Lacunas Lacunas 2. Associe as informações das colunas I e II referentes à junção PN. I II Lado da junção Nome do Terminal N Anodo P catodo 3. Para polarizar um diodo diretamente, qual região do diodo (P ou N) deve ser conectada ao terminal positivo da fonte? 4. Explique por que um resistor deve ser ligado em série com o diodo para limitar sua corrente de polarização direta. 5. O quê poderia causar uma diminuição da barreira de potencial de 0,7 para 0,6V? 6. Esboce a curva característica a dos diodos 1N4002 e 1N4148, a partir das seguintes especificações: 1N4002 1N4048 I Fmáx 1 A 75mA V Rmáx 100 V 100 V 7. Determine de forma analítica, o ponto de operação do diodo de silício do circuito abaixo. Considere V F = 0,6V. 8. Determinar o valor comercial (ver valores disponíveis abaixo) de R S para que o LED do circuito abaixo fique polarizado no seu ponto quiescente. Vcc=12 V. - Especificação do LED : Cor : Vermelha; Diâmetro : 5 mm; Operação : V F I F =10mA I fmáx = 50mA V rmáx = 5V Valores comerciais de Resistores

2 9. Determine se os diodos da figura abaixo estão polarizados diretamente ou reversamente. c) 10. Determine a tensão sobre o diodo em cada circuito do exercício anterior. Considere o modelo prático do diodo (V F = 0,7 V). 11. Considere as indicações do multímetro em cada circuito da figura abaixo, e determine se o diodo está funcionando corretamente, em curto-circuito ou se está aberto. Assuma o modelo ideal do diodo(v F = 0 V). c) 12. Determine a tensão com relação à referência de cada ponto (A, B,C,e D) na figura abaixo. Considere o modelo prático do diodo (VF = 0,7 V).

3 RETIFICADORES DE MEIA ONDA 13. Esboce a forma de onda da tensão de saída (V saída ) para cada circuito da figura abaixo e inclua os valores de tensão máxima. Considere a barreira de potencial igual a 0,7 V. V entrada V saída V entrada V saída 14. Qual é a corrente máxima em cada diodo nos circuitos do exercício anterior? 15. O transformador de uma fonte possui uma relação de transformação. Qual é a tensão rms no secundário se o primário está conectado a fonte de 115V rms? 16. Determine a potência média(dc) entregue à carga R L no circuito abaixo. Considere a barreira de potencial igual a 0,7 V. RETIFICADORES DE ONDA COMPLETA 17. Encontre a tensão média para cada uma das formas de onda das figuras abaixo. c)

4 18. As questões desse item referem-se ao circuito da figura abaixo. Considere a barreira de potencial igual a 0,7 V: Que tipo de circuito é esse? Qual é a tensão total máxima do secundário? c) Determine a tensão máxima sobre cada metade do secundário. Esboce a forma de onda sobre a carga R L. e) Qual é o valor da corrente máxima sobre cada diodo? f) Qual é a tensão reversa máxima em cada diodo? 19. Calcule a máxima em cada metade do secundário de um transformador com ponto neutro, utilizado em um retificador de onda completa que tem uma tensão média de saída de 110V.Considere a barreira de potencial igual a 0,7 V. 20. Mostre como conectar os diodos em um retificador com ponto neutro, de forma a produzir sobre a carga uma onda retificada de onda completa negativa, semelhante à figura abaixo. 21. Qual é a especificação de tensão reversa máxima necessária em diodos de um retificador em ponte, para produzir uma tensão de saída média de 50 V? Considere o modelo ideal do diodo(v F = 0 V). 22. A tensão rms de saída de um retificador em ponte é 20 V. Qual é a tensão reversa máxima sobre os diodos? Considere o modelo ideal do diodo(v F = 0 V). 23. Esboce a forma de onda da tensão de saída do retificador da figura abaixo. Note que todos os diodos estão invertidos com relação aos circuitos anteriores.

5 FILTROS E REGULADORES PARA FONTE 24. Um retificador com filtro produz uma tensão média de saída de 75 V, com uma tensão de ripple (pico-a-pico) pico) de 0,5V. Calcule o fator de ripple percentual. 25. Um retificador de onda completa possui uma tensão máxima de saída de 30V. Um filtro com capacitor de 50µF é conectado ao retificador. Calcule o valor da tensão de ripple a tensão média de saída sobre uma carga de 600Ω. 26. Qual é o fator de ripple percentual para a tensão de saída sobre a carga do exercício anterior? 27. Qual o valor do capacitor de um filtro capacitivo que produza um fator de ripple de 1%, para um retificador de onda completa com um resistor de carga de 1,5kΩ? Assuma que o retificador produz uma tensão máxima de saída de 18V. 28. Um retificador de onda completa produz uma tensão retificada com valor máximo de 80V, a partir de uma fonte de tensão de 60Hz. Se for utilizado um filtro com capacitor de 10µF, qual será o fator percentual de ripple para uma carga com resistência de 10kΩ? 29. Determine a tensão de ripple (pico-a-pico) e tensão média de saída da fonte da figura abaixo. O transformador possui uma tensão secundária de 36 Vrms, e a tensão da linha (110Vrms) tem 60Hz. Considere a barreira de potencial igual a 0,7 V. R surto 30. Observe a figura do exercício anterior, e esboce a forma de onda das tensões V AB, V AD e V CD. Lembre-se que as tensões com duplo subscrito, indicam a tensão de um ponto com relação ao outro. RESPOSTAS 1) I ( II ( III ( IV ( I ( II ( III ( IV ( 2) I ( II ( I ( II ( 3) Região P. 6) 7) V F = 0,6 V; I F = 24mA 8) R S = 1kΩ

6 9) Reversamente Diretamente c)diretamente Diretamente 10) -3V 0,7V c)0,7 V 0,7 V 11) Aberto Aberto c)em curto-circuito Funcionando corretamente 12) V A = 25 V; V B = 24,3 V; V C = 8,7 V; V D = 8 V 13) 14) 91,5mA 14,9mA 15) 23 Vrms 16) P DC = 2,99 W 17) 1,59V 18) 63,7V c)16,4 V 10,5 V Retificador de Onda Completa com Ponto Neutro 38,89 V c) 19,45 V e)18,75 ma f) 38,19 V 19) 173,5 V 21) 78,5 V 22) 28,3 V 23) 24) γ = 0,6% 25) V rpp =8,33 V; V DC = 25,8 V 26) γ = 32,29% 27) C = 556µF 28) 8,7 % 29) V rpp = 1,25 V; V DC = 48,9 V

7 Meia-Onda Resumo de Equações Onda Completa com Ponto Neutro Onda Completa em Ponte Tensão Média na carga Corrente média na carga Tensão eficaz na carga Corrente média nos diodos Corrente direta máxima Tensão reversa máxima Fator de Ripple 120% 48% 48% Fator de Transformação 3,49 1,74 1,23 Tensão de Ripple Tensão Média